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无线远传抄表系统的手持机设计与实现

杨登辉  
【摘要】:无线抄表是一种新型智能表信息采集模式,它采用载波频段470-510MHz,采用单片数字信号射频收发芯片和微控制器及少量外围器件,构成专用或通用无线通信模块,用来实现数据的无线远传。这样的无线抄表系统不需要主网络的支持,具有通信质量好、成本低、工作可靠等优点,运用自动跳频和载波冲突避让优化方法,提高无线通信的实时效果,完成对各种复杂社区的充分覆盖,实现用户的可靠抄表。本文是对470MHz频段无线抄表系统进行研究与实现。 本文分别从无线抄表系统手持机、手持机无线透传模块和无线抄表系统低功耗几个方面进行设计。首先讨论了无线远传抄表系统的手持机设计的总体方案;接着从理论上分析了无线透传模块的主要性能参数选取,如模块的使用频段、发射电路的功率与可靠距离的关系,以及接收电路的灵敏度估算和噪声分析。接着又讨论了手持机硬件电路设计,然后详细阐述了无线透传模块的硬件电路和低功耗软件设计、以及基于模块的射频系统集成设计。最后描述了手持机功能需求的软件设计,重点讨论了菜单的键盘操作实现和射频解析。 本文的创新点是无线抄表系统的低功耗设计。本文讨论的手持机以及手持机内部用于无线透传的射频模块,从硬件和软件两方面同时进行了低功耗设计。在硬件方面,采用的微控制器为MSP430,RF模块的射频芯片为CC1100E,两者都是业界公认的低功耗器件,为解决模块低功耗问题提供了很好的方案。在软件方面,优化合理的运行时序,在完成数据传输功能的前提下,让电路在大多数时间处于待机状态,采用WOR模式,即休眠唤醒模式,这种模式的优点是射频芯片几乎处于休眠状态,功耗很低(休眠电流仅为15uA)。 经过实际测试,本文所设计的无线抄表手持机能够满足无线抄表的基本需求,无论是单抄还是集抄;配合手持机无线通信所开发的无线透传模块通信距离远、信号稳定、抗干扰能力强、功耗低。


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